WO2015158824A1 - Verfahren und vorrichtung zum kühlen und zerkleinern von heissem zementklinker - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum kühlen und zerkleinern von heissem zementklinker Download PDF

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WO2015158824A1
WO2015158824A1 PCT/EP2015/058267 EP2015058267W WO2015158824A1 WO 2015158824 A1 WO2015158824 A1 WO 2015158824A1 EP 2015058267 W EP2015058267 W EP 2015058267W WO 2015158824 A1 WO2015158824 A1 WO 2015158824A1
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cooling
recuperation
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air
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PCT/EP2015/058267
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Martin Bobowk
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Khd Humboldt Wedag Gmbh
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    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/48—Clinker treatment
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B7/47—Cooling ; Waste heat management
    • C04B7/475—Cooling ; Waste heat management using the waste heat, e.g. of the cooled clinker, in an other way than by simple heat exchange in the cement production line, e.g. for generating steam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20—Details, accessories, or equipment peculiar to rotary-drum furnaces
    • F27B7/38—Arrangements of cooling devices
    • F27B7/383—Cooling devices for the charge
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
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    • Y02P40/121—Energy efficiency measures, e.g. improving or optimising the production methods

Definitions

  • the invention relates to a method for cooling and comminuting hot cement clinker in a cooler, wherein the cooler at least one inlet region for receiving the hot cement clinker, a Rekuperations Scheme for heat-recovering cooling of the hot cement clinker, a final cooling area with at least one device for further cooling of the cement clinker at least one opening for injecting cooling air into the recuperation area, a tertiary air line for discharging heated cooling air, a discharge area for collecting and discharging cooled cement clinker and at least one flowable conveyor for transporting the cement clinker through the cooler, and wherein the hot cement clinker in the cooler is dropped from above through at least one entry opening in the at least one inlet region, the hot cement clinker from the at least one conveying means from the at least one inlet region through the Rekup Is transported and the end cooling area to the outlet area, is blown through the at least one opening ambient air as cooling air in the Rekuperations Scheme, and a part of the heated in
  • the invention further relates to a corresponding device for cooling and crushing of hot cement clinker comprising a cooler with at least one entry opening for receiving the hot cement clinker in at least one inlet region, at least one opening for blowing cooling air in a recuperation zone adjoining the inlet region, a tertiary air opening arranged above the recuperation zone for discharging a portion of the heated cooling air through a tertiary air duct and with a device for further cooling the cement clinker in a final cooling zone, and at least one throughflow conveying means for transporting the cement clinker from the inlet zone through the recuperation zone and the end cooling region adjoining the recuperation region into a discharge region adjoining the end cooling region for collecting and discharging cooled cement clinker.
  • calcined cement raw meal burns into cement clinker in a rotary kiln.
  • the hot cement clinker then falls out of the rotary kiln through an entry port into the inlet region of a clinker cooler used to cool the cement clinker.
  • the cement clinker falls on an inclined plane and from there reaches a conveyor, for example a moving grate. From the conveyor it is transported through the radiator extending in a longitudinal direction until the cooled cement clinker is discharged in the outlet region of the radiator.
  • the hot cement clinker is usually cooled by cooling air, which is blown into the cooler from below by means of fans.
  • the cooling air then flows from bottom to top through gaps between the cement clinker pieces in the bed of good on the grid.
  • the recuperation zone the cooling air heats up to more than 1000 ° C during the cooling process, as the cement clinker is fired in the furnace at temperatures of at least 1400 ° C. It is one of the essential elements of the process that the heat extracted from the bed of good can be reused or recuperated by returning it to the process.
  • the hot air is passed partly from the Rekuperations Scheme as combustion or secondary air in the rotary kiln, where the recovered heat is reused for the firing process.
  • the other part of the heated cooling air off the Rekuperations Symposium is passed as tertiary air in particular in the calciner, in which the sintering of the raw meal in the rotary kiln is preceded by a deacidification of the raw meal. It is one of the central requirements of the process design to realize the most effective recuperation, since the use of heat energy leads in particular to an economically favorable reduction of the fuel demand of the clinker burning process.
  • the recuperation zone is followed in the cooler in the longitudinal direction as the second cooling zone of the final cooling area.
  • the cooling can be done here by radiation or indirect cooling. Often, however, an air-cooling system is also used here.
  • the object of the invention is therefore to propose a method for cooling and comminuting hot cement clinker with high cooling capacity, which overcomes the disadvantages of the prior art. Furthermore, it is an object of the invention to propose a device corresponding to this method for cooling and crushing of hot cement clinker.
  • the object of the invention is achieved by a method for cooling and crushing hot cement clinker in a cooler with the features of claim 1 and by a device for cooling and crushing of hot Cement clinker with the features of claim 6 solved. Further advantageous embodiments are specified in the subclaims to claim 1 and in the dependent claims to claim 6.
  • At least one device for comminuting the cement clinker is to be arranged in the recuperation region of the cooler, preferably in the initial region of the recuperation region adjoining the inlet region.
  • the hot cement clinker After the hot cement clinker has passed from the rotary kiln into the inlet region and from there into the recuperation region, it is fed to the conveying device, such as a movable grate, for shredding.
  • the crushing usually consists of a pressure caused by breaking the larger pieces in the bed of hot cement clinker. After passing through the device for crushing the cement clinker is transported with the funding through the further Rekuperations Scheme and then passes after cooling to several hundred degrees Celsius in the final cooling area.
  • the method of arranging the device for crushing the cement clinker in the Rekuperations Symposium, compared to the arrangement of a crusher between Rekuperations Symposium and final cooling area has the advantage that already in the recuperation, preferably at the beginning, the large chunks are crushed in the cement clinker bed.
  • a good bed is given, in which due to sufficiently many spaces and channels between the reduced cement clinker pieces, the cooling air can flow easily from bottom to top through the bed of material.
  • the heat exchange is increased by the increased surface area of the cement clinker bed.
  • Such an increased cooling capacity a more even and faster cooling can be achieved even in the recuperation. This not only contributes to a high cement quality.
  • the required cooling of the device for crushing the hot cement clinker in the recuperation of the radiator by means of the cooling air flow which is also used for cooling the cement clinker.
  • the cooling of the crushing device therefore does not counteract the recuperation, but contributes to the heating of the cooling air in the recuperation. If, in the individual case, cooling by the cooling air flow is insufficient, additional internal cooling of the crusher, that is to say cooling of a roll crusher with a liquid cooling medium in the interior of the rolls, could be carried out. However, the strength of this additional cooling can always be kept so small when using heat-resistant materials (steel) for the crusher that there is no significant cooling of the secondary or tertiary air.
  • An embodiment of the invention provides to crush the hot cement clinker in Rekuperations Scheme in a roll crusher as a device for crushing.
  • the known technique of crushing brittle material under high pressure in the gap between two counter-rotating rolls can be used here to crush large pieces in cement clinker. Since the nip in the recuperation from the conveyor, in most cases from the top, with less material is charged, as is the case with high-pressure roller presses, the bed comminution takes place as a process of breaking.
  • the roll crusher discharges on the other side of the nip crushed cement clinker on another section of the conveyor system. Roller crushers offer the advantage of reliable and economical operation.
  • An embodiment of the invention provides to transport the hot cement clinker in the cooler by means of at least one movable grate or with a conveyor such as mobile rake.
  • this is a conveyor system of a first movable grate, which transports the cement clinker from the inlet area to the device for crushing the cement clinker, so as far as a roll crusher in the recuperation. After passing through the nip, the cement clinker falls onto another movable grate, on which the further transport takes place through the recuperation area and through the final cooling area up to the outlet area.
  • the design of the conveyor as a system of movable grates between the inlet region and the outlet region of the cooler offers a number of advantages.
  • each such grate includes the controllability of the transport speed and the uniform distribution with which the cement clinker arranges itself as bulk material on the grate.
  • a grate is permeable by its shape for the inflowing from below cooling air.
  • the cooling of the cement clinker in the final cooling area can be done by various methods, for example by radiation or by indirect cooling.
  • An embodiment of the invention provides to use cooling air for cooling here. This is injected from below into the radiator of one or more fans from the cool ambient air of the radiator through a respective cooling air opening and has the advantage of effective and uniform cooling of the cement clinker. Typically, it flows through the cement clinker on a grid from bottom to top. Due to the already considerable cooling of the cement clinker, the cooling air in the final cooling zone typically heats up to temperatures between 200 ° C and 350 ° C. The heated cooling air is discharged from the final cooling area through a vent opening arranged above the final cooling area.
  • a further embodiment of the invention provides for the case of air cooling in the final cooling area to separate the recuperation and the final cooling area in the cooler by a suitable release agent as far as possible from each other.
  • a partition can be arranged, which has only one passage for the bulk material bed on the conveyor, such as on a movable grate.
  • Such mixing would reduce the effectiveness of the local cooling process with inflow of very hot air into the final cooling area.
  • the temperature of the tertiary air and secondary air would decrease in the recuperation, which would be detrimental to the further use of the tertiary air in the calciner and the secondary air in the rotary kiln.
  • a device according to the invention for cooling and comminuting hot cement clinker is proposed in which at least one device for comminuting the hot cement clinker is arranged in the recuperation region of the cooler.
  • a crusher at the beginning of Rekuperations Schemes, ie directly behind the inlet area, arranged. He crushes the large pieces in the good bed of hot cement clinker and accelerates and homogenized so its cooling.
  • Fig. 1 shows a device according to the invention for cooling and crushing hot cement clinker in the schematic cross section in the embodiment with a roll crusher, air cooling in Endkühlungs Suite, a partition and movable grates.
  • the path of the cement clinker 1 is shown schematically in a section of a plant for the production of cement.
  • Hot cement clinker 1 from a rotary kiln 2 passes into the cooler 3 from the preceding method step, in that the hot cement clinker 1 is thrown down through the entry opening 4 into the inlet region 5 of the cooler 3.
  • the hot cement clinker 1 passes by slipping on an inclined plane (not shown) from the inlet region 5 in the Rekuperations Society 7.
  • the embodiment shows for the Rekuperations Scheme 7 two fans 8, suck the cool ambient air 9 and through each opening 10 from below into the radiator 3 bubbles.
  • the cooling air flows 1 1 from bottom to top and penetrates through gaps between the available as bulk cement clinker 1 upwards.
  • the cement clinker 1 is cooled and the cooling air 1 1 is heated accordingly.
  • the heat extracted from the cement clinker bed is used for recuperation in the overall process by passing the heated cooling air 1 1 partly through the tertiary air opening 12 into the tertiary air line 13.
  • a device 16a, 16b for crushing cement clinker 1 is arranged in the recuperation region 7, a device 16a, 16b for crushing cement clinker 1 is arranged.
  • it is a roller crusher 16b consisting of two counter-rotating rollers.
  • the hot bed of hot cement clinker 1 passes into the nip between the two rolls, the nip, with its longitudinal extent, being transverse to the transversal roll.
  • porch direction and parallel to the grate 6b is arranged. Due to the high pressure in the nip, the cement clinker 1 is broken into fragments of a size such that they can pass through the nip.
  • the roll crusher 16b is expediently arranged with respect to the flow of material in the front part of the recuperation zone 7 (not to scale in the figure). In this way, it takes a sufficiently long distance in the recuperation 7 to an effective and very uniform cooling of the hot and after the roll crusher 16b present in smaller pieces cement clinker. 1 Furthermore, the rollers do not heat up so much that they would suffer damage. Accordingly, the cooling air 1 1 is heated strongly in this area.
  • the cement clinker 1 is transported after the cooling phase in the recuperation 7 in the subsequent end cooling region 17.
  • an air cooling system is also provided in the embodiment.
  • a fan 8 in the final cooling region 17 ambient air 9 is sucked in and blown as cooling air 1 1 through the cooling air opening 18 b in the Endkühlungs Scheme 17. In this way, a uniform cooling of the cement clinker 1 takes place on its transport through the Endkühlungs Scheme 17.
  • a partition 19b is arranged in the illustrated embodiment as a release agent 19a, 19b between Rekuperations Scheme 7 and Endkühlungs Scheme 17, the two sides to the bulk material on the Rust 6b is enough.
  • the cement clinker 1 reached after the second cooling phase in the final cooling region 17, the outlet region 20, where it is discharged and added to the further course of the cement production process.
  • the heated cooling air 1 1 from the end cooling region 17 is discharged through a discharge opening 21 and may optionally be used for further processes due to their heat (not shown).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen und Zerkleinern von heißem Zementklinker (1) in einem Kühler (3) und eine korrespondierende Vorrichtung, wobeider Kühler (3) mindestens einen Einlaufbereich (5) zur Aufnahme des heißen Zementklinkers (1), einen Rekuperationsbereich (7), einen Endkühlungsbereich (17) mit mindestens einer Vorrichtung (18a, 18b) zur Kühlung des Zementklinkers (1), mindestens eine Öffnung (10) zum Einblasen von Kühlluft (11) in den Rekuperationsbereich (7), eine Tertiärluftleitung (13) zum Ableiten erwärmter Kühlluft (11), einen Auslaufbereich (20) zum Austragen von abgekühltem Zementklinker (1) und mindestens ein Fördermittel (6a, 6b) zum Transport des Zementklinkers (1) durch den Kühler (3) aufweist, der heiße Zementklinker (1) in den Kühler (3) durch eine Eintragsöffnung (4) in den Einlaufbereich (5) abgeworfen wird, der Zementklinker (1) von dem Fördermittel (6a, 6b) aus dem Einlaufbereich (5) durch den Rekuperationsbereich (7) und den Endkühlungsbereich (17) zum Auslaufbereich (20) transportiert wird, und durch die mindestens eine Öffnung (10) Umgebungsluft (9) als Kühlluft (11) in den Rekuperationsbereich (7) eingeblasen wird. Erfindungsgemäß ist eine Zerkleinerung des Zementklinkers (1) durch mindestens eine im Rekuperationsbereich (7) angeordnete Vorrichtung (16a, 16b) zum Zerkleinern von Zementklinker (1) vorgesehen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen und Zerkleinern von heißem
Zementklinker
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen und Zerkleinern von heißem Zementklinker in einem Kühler, wobei der Kühler mindestens einen Einlaufbereich zur Aufnahme des heißen Zementklinkers, einen Rekuperationsbereich zur wär- merückgewinnenden Kühlung des heißen Zementklinkers, einen Endkühlungsbereich mit mindestens einer Vorrichtung zur weiteren Kühlung des Zementklinkers, mindestens eine Öffnung zum Einblasen von Kühlluft in den Rekuperationsbereich, eine Tertiärluftleitung zum Ableiten erwärmter Kühlluft, einen Auslaufbereich zum Sammeln und Austragen von abgekühltem Zementklinker und mindestens ein durch ström bares Fördermittel zum Transport des Zementklinkers durch den Kühler aufweist, und wobei der heiße Zementklinker in den Kühler von oben durch mindestens eine Eintragsöffnung in dem mindestens einen Einlaufbereich abgeworfen wird, der heiße Zementklinker von dem mindestens einen Fördermittel aus dem mindestens einen Einlaufbereich durch den Rekuperationsbereich und den Endkühlungsbereich zum Auslaufbereich transportiert wird, durch die mindestens eine Öffnung Umgebungsluft als Kühlluft in den Rekuperationsbereich eingeblasen wird, und ein Teil der im Rekuperationsbereich erwärmten Kühlluft (Tertiärluft) durch die Tertiärluftleitung oberhalb des Rekuperationsberei- ches und ein weiterer Teil der im Rekuperationsbereich erwärmten Kühlluft (Sekundärluft) durch die Eintragsöffnung aus dem Kühler abgeleitet wird. Die Erfindung betrifft ferner eine dazu korrespondierende Vorrichtung zum Kühlen und Zerkleinern von heißem Zementklinker aufweisend einen Kühler mit mindestens einer Eintragsöffnung zur Aufnahme des heißen Zementklinkers in mindestens einen Einlaufbereich, mindestens einer Öffnung zum Einblasen von Kühlluft in einen an den Einlaufbereich anschließenden Rekuperationsbereich, einer oberhalb des Rekuperationsbereiches angeordneten Tertiärluftöffnung zur Ableitung eines Teils der erwärmten Kühlluft durch eine Tertiärluftleitung und mit einer Vorrichtung zur weiteren Kühlung des Zementklinkers in einem Endkühlungsbereich, und mindestens ein durchströmbares Fördermittel zum Transport des Zementklinkers vom Einlaufbereich durch den Rekuperationsbereich und den an den Rekuperationsbereich grenzenden Endkühlungsbereich in einen an den Endkühlungsbereich anschließenden Auslaufbereich zum Sammeln und Austragen von abgekühltem Zementklinker.
Im Verfahren der Zementherstellung kommt es zum Brennen von calciniertem Zementrohmehl zu Zementklinker in einem Drehrohrofen. Der heiße Zementklinker fällt danach aus dem Drehrohrofen durch eine Eintragsöffnung in den Einlaufbereich eines Klinkerkühlers, der für die Kühlung des Zementklinkers verwendet wird. Im häufigsten Fall fällt der Zementklinker auf eine schiefe Ebene und gelangt von dort auf ein Fördermittel, zum Beispiel auf einen beweglichen Rost. Von dem Fördermittel wird er durch den sich in eine Längsrichtung erstreckenden Kühler transportiert, bis der abgekühlte Zementklinker im Auslaufbereich des Kühlers ausgetragen wird. In einer ersten, sich unmittelbar an den Einlaufbereich anschließenden Zone erfolgt das Kühlen des heißen Zementklinkers üblicherweise durch Kühlluft, die mithilfe von Ventilatoren von unten in den Kühler einge- blasen wird. Die Kühlluft strömt dann von unten nach oben durch Zwischenräume zwischen den Zementklinkerstücken im Gutbett auf dem Rost. In dieser ersten Zone, dem Rekuperationsbereich, erwärmt sich die Kühlluft beim Abkühlungsvorgang auf über 1000°C, da der Zementklinker im Ofen bei Temperaturen von mindestens 1400°C gebrannt wird. Es gehört zu den wesentlichen Elementen des Verfahrens, dass die dem Gutbett entzogene Wärme wieder genutzt bzw. reku- periert werden kann, indem sie in den Prozess zurückgeführt wird. Die heiße Luft wird zu einem Teil aus dem Rekuperationsbereich als Verbrennungs- bzw. Sekundärluft in den Drehrohrofen geleitet, wo die rückgewonnene Wärme für den Brennprozess wiederverwendet wird. Der andere Teil der erwärmten Kühlluft aus dem Rekuperationsbereich wird als Tertiärluft insbesondere in den Calcinator geleitet, in welchem der Sinterung des Rohmehls im Drehrohrofen ein Entsäuern des Rohmehls vorangeht. Es gehört zu den zentralen Anforderungen an die Prozessgestaltung, eine möglichst effektive Rekuperation zu realisieren, da die Nutzung der Wärmeenergie insbesondere zu einer wirtschaftlich günstigen Reduzierung des Brennstoffbedarfs des Klinkerbrennprozesses führt. An den Rekuperationsbereich schließt sich im Kühler in Längsrichtung als zweite Kühlungszone der Endkühlungsbereich an. Die Kühlung kann hier durch Abstrahlung oder durch indirekte Kühlung erfolgen. Häufig wird jedoch auch hier ein Luft-Kühlungssystem eingesetzt. Aufgrund des bereits erheblich abgekühlten Zementklinkers erwärmt sich dabei die Kühlluft im Endkühlungsbereich lediglich niederkalorig (typischerweise auf Temperaturen zwischen 200°C und 350°C). Es hat sich gezeigt, dass eine rasche, effektive und gleichmäßige Kühlung des Zementklinkers von besonderer Bedeutung für die Qualität des Zements ist. Einer schnellen und gleichmäßigen Kühlung wirkt jedoch entgegen, dass im Zementklinker, der aus dem Drehrohofen in den Kühler gelangt, teils auch vergleichsweise große Stücke enthalten sind, die den Luftstrom ungünstig umlenken bzw. blockieren. Darüber hinaus entstehen in Abhängigkeit von der Größe bzw. Oberfläche der Zementklinkerbrocken verschiedene Abkühlzeiten.
Zum Erreichen einer möglichst schnellen Kühlung heißen Zementklinkers wurde der Einsatz von Vorrichtungen zum Zerkleinern des Zementklinkers im oder direkt vor dem Kühler vorgeschlagen. Häufig wird ein Brecher zur Verbesserung der Endkühlung vorgesehen, wobei der Brecher zwischen Rekuperationsbereich und Endkühlungsbereich meistens etwa in der Mitte der Kühlerlänge angeordnet ist und das Kühlungssystem im Endkühlungsbereich unterschiedlich sein kann (Strahlungskühler, Luftkühler, indirekte Kühler etc.). Der Rekuperationsbereich ist nicht scharf definierbar, jedoch der Bereich in dem üblicherweise Luft für die Rekuperation gewonnen wird. Beispiele für solche Anordnungen und korrespondierenden Verfahren sind insbesondere in DE 10201 1055658B3, DE 2404086 und DE 1941345 offenbart. Von Nachteil ist bei einer Anordnung des Brechers zwi- sehen den beiden Kühlbereichen bzw. am Ende des Rekuperationsbereichs, dass die Kühlung dadurch nur für den Endkühlungsbereich, nicht aber für den von hohen Temperaturen gekennzeichneten Beginn des Kühlungsprozesses verbessert, also beschleunigt und vergleichmäßigt wird. Darüber hinaus kommt es nicht zu einer Verbesserung der Rekuperation, d.h. die zum Drehrohrofen zurückgeführte Wärmeenergie wird nicht erhöht.
Beispiele für die Anordnung von Brechern, insbesondere von Walzen- oder Backenbrechern, im Einlaufbereich zwischen Drehrohrofen und Kühlerbereich sind insbesondere mit DE 69605209T2, DE 9304122U1 und DE 4124878A1 gegeben. Zu bedenken ist jedoch, dass solche Vorrichtungen zum Zerkleinern, die dem Kühler noch vorgelagert sind, besonders hohen Temperaturen ausgesetzt sind, da der heiße Zementklinker direkt und daher ungekühlt nach Austritt aus dem Drehrohrofen auf die Brecher fällt. Dies führt zu einem unwirtschaftlichen hohen Materialverschleiß der Brecher und/oder zur Notwendigkeit einer ständigen Kühlung des Brechers. Eine solche Kühlung lässt sich zwar durchführen, jedoch führt sie im Einlaufbereich auch zu einen Temperaturabfall bei der hier durchströmenden Sekundär- und Tertiärluft. Zusätzliche Kühlungssysteme für die Brecher, z.B. Flüssigkeitskühlungen im Inneren von Walzen, bedeuten mithin als verfahrenstechnischen und wirtschaftlichen Nachteil nicht nur einen höheren Aufwand in der Anlage, sondern auch ein Herabsetzen der Rekuperation, wenngleich die Herabsetzung nicht sonderlich groß ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Kühlen und Zerkleinern von heißem Zementklinker mit hoher Kühlleistung vorzuschlagen, das die Nachteile des Stands der Technik überwindet. Ferner gehört es zur Aufgabe der Erfindung, eine zu diesem Verfahren korrespondierende Vorrichtung zum Kühlen und Zerkleinern von heißem Zementklinker vorzuschlagen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Kühlen und Zerkleinern von heißem Zementklinker in einem Kühler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung zum Kühlen und Zerkleinern von heißem Zementklinker mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen zu Anspruch 1 und in den Unteransprüchen zu Anspruch 6 angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es vorgesehen, den heißen Zementklinker im Rekuperationsbereich zu zerkleinern. Hierzu ist im Rekuperationsbereich des Kühlers, bevorzugt in dem an den Einlaufbereich anschließenden Anfangsbereich des Rekuperationsbereichs, mindestens eine Vorrichtung zum Zerkleinern des Zementklinkers anzuordnen. Nachdem der heiße Zementklinker aus dem Drehrohrofen in den Einlaufbereich und von dort in den Rekuperationsbereich gelangt ist, wird er mit dem Fördermittel, etwa einem beweglichen Rost, der Vorrichtung zum Zerkleinern zugeführt. Die Zerkleinerung besteht in der Regel aus einem durch Druck bewirkten Brechen der größeren Stücke im Gutbett des heißen Zementklinkers. Nach Durchlauf durch die Vorrichtung zum Zerkleinern wird der Zementklinker mit dem Fördermittel durch den weiteren Rekuperationsbereich transportiert und gelangt dann nach Abkühlung auf einige Hundert Grad Celsius in den Endkühlungsbereich.
Das Verfahren, die Vorrichtung zum Zerkleinern des Zementklinkers in dem Rekuperationsbereich anzuordnen, besitzt gegenüber der Anordnung eines Brechers zwischen Rekuperationsbereich und Endkühlungsbereich den Vorteil, dass bereits im Rekuperationsbereich, bevorzugt an dessen Anfang, die großen Brocken im Zementklinkergutbett zerkleinert werden. Damit ist ein Gutbett gegeben, in dem aufgrund hinreichend vieler Zwischenräume und Kanäle zwischen den verkleinerten Zementklinkerstücken die Kühlluft leicht von unten nach oben durch das Gutbett strömen kann. Der Wärmeaustausch wird durch die vergrößerte Oberfläche des Zementklinkergutbetts erhöht. Insgesamt kann so eine erhöhte Kühlleistung, eine gleichmäßigere und schnellere Abkühlung schon im Rekuperationsbereich erreicht werden. Dies trägt nicht nur zu einer hohen Zementqualität bei. Auch ist eine hohe Rekuperationsleistung gegeben, da die dem Wärmebett entzogene Wärmeenergie mit der entsprechend erwärmten Kühlluft als Sekun- dar- und Territärluft ohne nennenswerte Abkühlung direkt zu den Prozessen des Brennens und Calcinierens zurückgeleitet werden kann. Damit ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber Anordnungen gegeben, die einen Brecher im Einlaufbereich dem Kühler noch vorschalten und damit entweder einem starken Materialverschleiß des Brechers unterliegen oder zusätzlicher Kühlung bedürfen, welche die Rekuperationsleistung herabsetzt.
Die erforderliche Kühlung der Vorrichtung zum Zerkleinern des heißen Zementklinkers im Rekuperationsbereich des Kühlers erfolgt mittels des Kühlluftstroms, der auch für die Kühlung des Zementklinkers eingesetzt wird. Die Kühlung der Zerkleinerungsvorrichtung wirkt demnach nicht der Rekuperation entgegen, sondern trägt zur Erwärmung der Kühlluft im Rekuperationsbereich bei. Sollte im Einzelfall die Kühlung durch den Kühlluftstrom nicht ausreichen, könnte eine zusätzliche interne Kühlung des Brechers, also etwa eine Kühlung eines Walzenbrechers mit einem flüssigen Kühlmedium im Inneren der Walzen, vorgenommen werden. Die Stärke dieser zusätzlichen Kühlung kann jedoch bei Verwendung hitzebeständiger Materialien (Stahl) für den Brecher stets so klein gehalten werden, dass es nicht zu einer signifikanten Abkühlung der Sekundär- bzw. Tertiärluft kommt.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, den heißen Zementklinker im Rekuperationsbereich in einem Walzenbrecher als Vorrichtung zur Zerkleinerung zu zerkleinern. Die bekannte Technik des Zerkleinerns von brüchigem Gut unter hohem Druck im Spalt zwischen zwei gegenläufig rotierenden Walzen kann hier eingesetzt werden, um große Stücke im Zementklinker zu zerkleinern. Da der Walzenspalt im Rekuperationsbereich vom Fördermittel aus, in häufigsten Falle von oben, mit weniger Material beschickt wird, als es bei Hochdruckrollenpressen der Fall ist, findet die Gutbettzerkleinerung als Vorgang des Brechens statt. Der Walzenbrecher entlässt auf der anderen Seite aus dem Walzenspalt zerkleinerten Zementklinker auf einen weiteren Abschnitt des Fördermittelsystems. Walzenbrecher bieten den Vorteil eines zuverlässigen und wirtschaftlichen Betriebs. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, den heißen Zementklinker im Kühler mittels mindestens eines beweglichen Rosts oder mit einer Fördereinrichtung wie beispielsweise bewegliche Rechen zu transportieren. Im typischen Fall handelt es sich dabei um ein Fördersystem aus einem ersten beweglichen Rost, der den Zementklinker aus dem Einlaufbereich bis zur Vorrichtung zur Zerkleinerung des Zementklinkers, also etwa bis zu einem Walzenbrecher im Rekuperationsbereich transportiert. Nach Passieren des Walzenspalts fällt der Zementklinker auf einen weiteren beweglichen Rost, auf dem der weitere Transport durch den Rekuperationsbereich und durch den Endkühlungsbereich bis hin zum Auslaufbereich stattfindet. Es ist bekannt, dass die Ausgestaltung des Fördermittels als System beweglicher Roste zwischen dem Einlaufbereich und dem Auslaufbereich des Kühlers eine Reihe von Vorteilen bietet. Dazu gehören neben der einfachen, zweckdienlichen und beständigen Konstruktion eines jeden solchen Rosts die Steuerbarkeit der Transportgeschwindigkeit und die gleichmäßige Verteilung, mit der sich der Zementklinker als Schüttgut auf dem Rost anordnet. Insbesondere ist ein Rost durch seine Form durchlässig für die von unten anströmende Kühlluft.
Die Kühlung des Zementklinkers im Endkühlungsbereich kann durch verschiedene Verfahren erfolgen, beispielsweise durch Abstrahlung oder durch indirekte Kühlung. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, auch hier Kühlluft zur Kühlung einzusetzen. Diese wird von unten in den Kühler von ein oder mehreren Ventilatoren aus der kühlen Umgebungsluft des Kühlers durch je eine Kühlluftöffnung eingeblasen und hat den Vorteil einer effektiven und gleichmäßigen Kühlung des Zementklinkers. Im typischen Fall durchströmt sie den Zementklinker auf einem Rost von unten nach oben. Aufgrund der schon erfolgten erheblichen Abkühlung des Zementklinkers erwärmt sich die Kühlluft im Endkühlungsbereich typischerweise auf Temperaturen zwischen 200°C und 350°C. Durch eine oberhalb des Endkühlungsbereiches angeordnete Abzugsöffnung wird die erwärmte Kühlluft aus dem Endkühlungsbereich abgeleitet. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht für den Fall einer Luft-Kühlung im Endkühlungsbereich vor, den Rekuperationsbereich und den Endkühlungsbereich im Kühler durch ein geeignetes Trennmittel so weitreichend wie möglich voneinander zu trennen. Beispielsweise kann zwischen den Bereichen eine Trennwand angeordnet werden, die lediglich einen Durchlass für das Schüttgutbett auf dem Fördermittel, etwa auf einem beweglichen Rost, aufweist. Damit wird im Verfahren weitgehend eine Durchmischung der Kühlluftströme der beiden Bereiche verhindert. Eine solche Durchmischung würde mit Zustrom sehr heißer Luft in den Endkühlungsbereich die Effektivität des dortigen Kühlprozesses herabsetzen. Umgekehrt würde die Temperatur der Tertiärluft und Sekundärluft im Rekuperationsbereich sinken, was nachteilig für die weitere Verwendung der Tertiärluft im Calcinator und der Sekundärluft im Drehrohrofen wäre.
Korrespondierend zum erfindungsgemäßen Verfahren wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Kühlen und Zerkleinern von heißem Zementklinker vorgeschlagen, bei der mindestens eine Vorrichtung zum Zerkleinern des heißen Zementklinkers im Rekuperationsbereich des Kühlers angeordnet ist. Typischerweise wird ein Brecher am Beginn des Rekuperationsbereichs, also direkt hinter dem Einlaufbereich, angeordnet. Er zerkleinert die großen Stücke im Gutbett des heißen Zementklinkers und beschleunigt und vergleichmäßigt so dessen Abkühlung.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Figur näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Kühlen und Zerkleinern von heißem Zementklinker im schematischen Querschnitt im Ausführungsbeispiel mit einem Walzenbrecher, Luft-Kühlung im Endkühlungsbereich, einer Trennwand und beweglichen Rosten. In Figur 1 ist schematisch der Weg des Zementklinkers 1 in einem Ausschnitt aus einer Anlage zur Herstellung von Zement dargestellt. Aus dem vorangehenden Verfahrensschritt gelangt heißer Zementklinker 1 aus einem Drehrohrofen 2 in den Kühler 3, indem der heiße Zementklinker 1 durch die Eintragsöffnung 4 nach unten in den Einlaufbereich 5 des Kühlers 3 abgeworfen wird. (Der Drehrohrofen 2 ist in Relation zum Kühler 3 verkleinert dargestellt.) Mit einem Fördermittel 6a, 6b, im dargestellten Ausführungsbeispiel bewegliche Roste 6b, wird der heiße Zementklinker 1 (in der Abbildung von links nach rechts) durch den Kühler 3 transportiert.
Der heiße Zementklinker 1 gelangt durch Rutschen auf einer schiefen Ebene (nicht dargestellt) vom Einlaufbereich 5 in den Rekuperationsbereich 7. Das Ausführungsbeispiel zeigt für den Rekuperationsbereich 7 zwei Ventilatoren 8, die kühle Umgebungsluft 9 ansaugen und durch je eine Öffnung 10 von unten in den Kühler 3 blasen. Durch Zwischenräume im beweglichen Rost 6b strömt die Kühlluft 1 1 von unten nach oben und dringt durch Zwischenräume des als Schüttgut vorliegenden Zementklinkers 1 weiter nach oben. Dabei wird der Zementklinker 1 gekühlt und die Kühlluft 1 1 entsprechend stark erwärmt. Die dem Zementklinkerbett entzogene Wärme wird zur Rekuperation im Gesamtprozess genutzt, indem die erwärmte Kühlluft 1 1 zum Teil durch die Tertiärluftöffnung 12 in die Tertiärluftleitung 13 geleitet wird. Als heiße Tertiärluft 14 strömt sie zurück in den (nicht eingezeichneten) Calcinator, der noch vor dem Drehrohrofen 2 angeordnet ist. Ein weiterer Teil der erwärmten Kühlluft 1 1 strömt durch den Einlaufbereich 5 als Sekundärluft 15 direkt in den Drehrohrofen 2.
Im Rekuperationsbereich 7 ist eine Vorrichtung 16a, 16b zum Zerkleinern von Zementklinker 1 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen aus zwei gegenläufig rotierenden Walzen bestehenden Walzenbrecher 16b. Durch Transport auf dem beweglichen Rost 6b gelangt das aus heißem Zementklinker 1 bestehende Gutbett in den Walzenspalt zwischen die beiden Walzen, wobei der Walzenspalt mit seiner Längserstreckung quer zur Trans- portrichtung und parallel zum Rost 6b angeordnet ist. Durch den hohen Druck im Walzenspalt wird der Zementklinker 1 in Bruchstücke von einer solchen Größe gebrochen, dass diese den Walzenspalt passieren können. Sie fallen in Materialstromrichtung hinter dem Walzenbrecher 16b auf einen weiteren Rost 6b, der sie weiter durch den Rekuperationsbereich 7 des Kühlers 3 transportiert. Sowohl das zerkleinerte Gutbett als auch der Walzenbrecher 16b werden ebenfalls von der Kühlluft 1 1 angeströmt, die ihnen Wärme entzieht und als Sekundär- 15 bzw. Tertiärluft 14 den Rekuperationsbereich 7 verlässt. Der Walzenbrecher 16b ist bezüglich des Materialstroms zweckmäßig im vorderen Teil des Rekuperations- bereichs 7 angeordnet (nicht maßstabsgerecht in der Abbildung). Auf diese Weise kommt es auf einer hinreichend langen Strecke im Rekuperationsbereich 7 zu einer effektiven und sehr gleichmäßigen Kühlung des heißen und nach dem Walzenbrecher 16b in kleineren Stücken vorliegenden Zementklinkers 1 . Ferner erwärmen sich die Walzen dadurch nicht so stark, dass sie Schäden erleiden würden. Entsprechend stark erhitzt sich die Kühlluft 1 1 in diesem Bereich.
Auf einem Rost 6b wird der Zementklinker 1 nach der Kühlungsphase im Rekuperationsbereich 7 in den anschließenden Endkühlungsbereich 17 transportiert. Als Vorrichtung 18a, 18b zur weiteren Kühlung des Zementklinkers 1 im Endkühlungsbereich 17 ist im Ausführungsbeispiel ebenfalls ein Luft-Kühlungssystem vorgesehen. Von dem im Ausführungsbeispiel einen Ventilator 8 im Endkühlungsbereich 17 wird Umgebungsluft 9 angesogen und als Kühlluft 1 1 durch die Kühlluftöffnung 18b in den Endkühlungsbereich 17 eingeblasen. Auf diese Weise findet eine gleichmäßige Kühlung des Zementklinkers 1 auf seinem Transport durch den Endkühlungsbereich 17 statt.
Um eine Durchmischung der Ströme von Kühlluft 1 1 aus dem Rekuperationsbereich 7 und dem Endkühlungsbereich 17 soweit wie möglich zu verhindern, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Trennmittel 19a, 19b zwischen Rekuperationsbereich 7 und Endkühlungsbereich 17 eine Trennwand 19b angeordnet, die beidseitig bis zum Schüttgut auf dem Rost 6b reicht. Der Zementklinker 1 erreicht nach der zweiten Abkühlungsphase im Endkühlungsbereich 17 den Auslaufbereich 20, wo er ausgetragen und in den weiteren Prozessverlauf der Zementherstellung gegeben wird. Die erwärmte Kühlluft 1 1 aus dem Endkühlungsbereich 17 wird durch eine Abzugsöffnung 21 abgeleitet und kann aufgrund ihrer Wärme gegebenenfalls für weitere Prozesse verwendet werden (nicht abgebildet).
B E Z U G S Z E I C H E N L 1 S T E
Zementklinker 13 Tertiärluftleitung
Dreh roh rofen 14 Tertiärluft
Kühler 15 Sekundärluft
Eintragsöffnung 16a Vorrichtung zum Zerkleinern
Einlaufbereich 16b Walzenbrecher
a Fördermittel 17 Endkühlungsbereichb Rost 18a Vorrichtung zum Kühlen
Rekuperationsbereich 18b Kühlluftöffnung
Ventilator 19a Trenn mittel
Umgebungsluft 19b Trennwand
0 Öffnung 20 Auslaufbereich
1 Kühlluft 21 Abzugsöffnung
2 Tertiärluftöffnung

Claims

P A T E N TA N S P R Ü C H E
1. Verfahren zum Kühlen und Zerkleinern von heißem Zementklinker (1 ) in einem Kühler (3), wobei
- der Kühler (3) mindestens einen Einlaufbereich (5) zur Aufnahme des heißen Zementklinkers (1), einen Rekuperationsbereich (7) zur wärme- rückgewinnenden Kühlung des heißen Zementklinkers (1), einen Endkühlungsbereich (17) mit mindestens einer Vorrichtung (18a, 18b) zur weiteren Kühlung des Zementklinkers (1), mindestens eine Öffnung (10) zum Einblasen von Kühlluft (11) in den Rekuperationsbereich (7), eine Tertiärluftleitung (13) zum Ableiten erwärmter Kühlluft (11), einen Auslaufbereich (20) zum Sammeln und Austragen von abgekühltem Zementklinker (1) und mindestens ein durchströmbares Fördermittel (6a, 6b) zum Transport des Zementklinkers (1) durch den Kühler (3) aufweist,
- der heiße Zementklinker (1 ) in den Kühler (3) von oben durch mindestens eine Eintragsöffnung (4) in dem mindestens einen Einlaufbereich (5) abgeworfen wird, - der heiße Zementklinker (1 ) von dem mindestens einen Fördermittel (6a, 6b) aus dem mindestens einen Einlaufbereich (5) durch den Rekuperationsbereich (7) und den Endkühlungsbereich (17) zum Auslaufbereich (20) transportiert wird,
- durch die mindestens eine Öffnung (10) Umgebungsluft (9) als Kühlluft (1 1 ) in den Rekuperationsbereich (7) eingeblasen wird, und
- ein Teil der im Rekuperationsbereich (7) erwärmten Kühlluft (1 1 ) (Tertiärluft) (14) durch die Tertiärluftleitung (13) oberhalb des Rekuperations- bereiches (7) und ein weiterer Teil der im Rekuperationsbereich (7) erwärmten Kühlluft (1 1 ) (Sekundärluft) (15) durch die Eintragsöffnung (4) aus dem Kühler (3) abgeleitet wird, gekennzeichnet durch
- Zerkleinerung des Zementklinkers (1 ) durch mindestens eine im Rekuperationsbereich (7) angeordnete Vorrichtung (16a, 16b) zum Zerkleinern von Zementklinker (1 ).
Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Zementklinker (1 ) im Rekuperationsbereich (7) von mindestens einer als Walzenbrecher (16b) ausgeführten Vorrichtung (16a, 16b) zum Zerkleinern von Zementklinker (1 ) zerkleinert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Zementklinker (1 ) im Endkühlungsbereich (17) von Umgebungsluft (9) als Kühlluft (1 1 ) gekühlt wird, die durch mindestens eine Kühlluftöffnung (18b) im Wesentlichen von unten nach oben in den Endkühlungsbereich (17) des Kühlers (3) geblasen wird, wobei die erwärmte Kühlluft (1 1 ) durch eine Abzugsöffnung (21 ) aus dem Endkühlungsbereich (17) abgeleitet wird
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei eine Durchmischung der Kühlluft (1 1 ) im Rekuperationsbereich (7) mit der Kühlluft (1 1 ) im Endkühlungsbereich (17) durch ein zwischen dem Rekuperationsbereich (7) und dem Endkühlungsbereich (17) vorgesehenes, außerhalb des auf dem mindestens einen Fördermittel (6a, 6b) befindlichen Zementklinkers (1 ) angeordnetes Trennmittel (19a, 19b) weitgehend unterbunden wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Zementklinker (1 ) im Kühler (3) von mindestens einem beweglichen Rost (6b) als Fördermittel (6a, 6b) vom Einlaufbereich (5) bis zum Auslaufbereich (20) transportiert wird.
6. Vorrichtung zum Kühlen und Zerkleinern von heißem Zementklinker (1 ) aufweisend
- einen Kühler (3) mit mindestens einer Eintragsöffnung (4) zur Aufnahme des heißen Zementklinkers (1 ) in mindestens einen Einlaufbereich (5), mindestens einer Öffnung (10) zum Einblasen von Kühlluft (1 1 ) in einen an den Einlaufbereich (5) anschließenden Rekuperationsbereich (7), einer oberhalb des Rekuperationsbereiches (7) angeordneten Tertiärluftöffnung (12) zur Ableitung eines Teils der erwärmten Kühlluft (1 1 ) durch eine Tertiärluftleitung (13) und mit einer Vorrichtung (16a, 16b) zur weiteren Kühlung des Zementklinkers (1 ) in einem Endkühlungsbereich (17), und
- mindestens ein durchströmbares Fördermittel (6a, 6b) zum Transport des Zementklinkers (1 ) vom Einlaufbereich (5) durch den Rekuperationsbereich (7) und den an den Rekuperationsbereich (7) grenzenden Endkühlungsbereich (17) in einen an den Endkühlungsbereich (17) anschließenden Auslaufbereich (20) zum Sammeln und Austragen von abgekühltem Zementklinker (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass
- im Rekuperationsbereich (7) des Kühlers (3) mindestens eine Vorrichtung (16a, 16b) zum Zerkleinern des Zementklinkers (1 ) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (16a, 16b) zum Zerkleinern des Zementklinkers (1 ) im Rekuperationsbereich (7) ein Walzenbrecher (16b) ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (18a, 18b) zur weiteren Kühlung des Zementklinkers (1 ) im Endkühlungsbereich (17) aus mindestens einer Kühlluftöffnung (18b) zum Einblasen von Umgebungsluft (9) als Kühlluft (1 1 ) in den Endkühlungsbereich (17) besteht, wobei oberhalb des Endkühlungsbereichs (17) eine Abzugsöffnung (21 ) zur Ableitung der erwärmten Kühlluft (1 1 ) aus dem Endkühlungsbereich (17) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rekuperationsbereich (7) und dem Endkühlungsbereich (17) außerhalb des auf dem Fördermittel (6a, 6b) befindlichen Zementklinkers (1 ) ein Trennmittel (19a, 19b) zur weitgehenden Verhinderung einer Durchmischung der Kühlluft (1 1 ) im Rekuperationsbereich (7) mit der Kühlluft (1 1 ) im Endkühlungsbereich (17) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Fördermittel (6a, 6b) zum Transport des Zementklinkers (1 ) durch den Kühler (3) mindestens ein beweglicher Rost (6b) ist.
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